Способ получения чистого гидроксида калия

 

Изобретение относится к области технологии получения чистых химических веществ, в частности к способу получения чистого гидроксида калия. Взаимодействию подвергают надперекись калия и обессоленную воду, процесс проводят при атмосферном давлении, начальной температуре воды не ниже 20^oC и конечной температуре раствора не ниже 90^oC, при соотношении компонентов K₂O₄:H₂O 1 - 1,5. При этом надперекись подают в воду. Изобретение позволяет упростить процесс получения гидроксида калия и исключить образование твердых и жидких отходов, создать экологически чистую технологию получения химических веществ. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения чистых химических веществ, в частности к технологии получения чистого гидроксида калия. Чистый гидроксид калия реактивной квалификации и специальных сортов, например обесхлоренный, получается способами очистки продуктов технической квалификации и методами непосредственного получения из калийсодержащих солей. К последним следует отнести электрохимические способы электролиз раствора KCl на ртутном катоде и электролиз раствора KCl в ваннах с ионообменной мембраной, и химические способы, в основе которых лежат обменные реакции.

В литературе [1] описаны способы получения гидроокиси калия реактивной квалификации, в основе которых лежат реакции Этими способами получаются водные растворы целевого продукта с концентрацией 70 100 г/л КОН (7 9), и значительные количества твердых шламов: . Дальнейшая переработка щелоков и шламов энерго- и трудоемки, вследствие чего эти способы реализуются только в лабораторной практике для получения небольших количеств гидроксида калия реактивной квалификации; для многотоннажного производства способы не пригодны.

Предлагаемый способ получения чистого гидроксида калия следует отнести к вышеописанной группе химических методов, в которых целевой продукт получается в результате взаимодействия двух соединений.

Цель изобретения создание универсального способа получения чистового гидроксида калия, одинаково пригодного как для получения граммовых количеств продукта, так и для многотоннажного производства, при радикальном упрощении технологии и исключении твердых и жидких отходов.

Эта цель достигается применением в качестве калийсодержащего соединения надперекиси калия (тетраоксид калия) для получения гидроксида калия. Перекисные соединения щелочных металлов, в частности надперекись калия, содержат кислород в легко выделяющейся и активной форме, что обусловлено своеобразием его связи в молекулах, и используются в качестве источников химически связанного кислорода. Примечательной особенностью перекисных соединений щелочных металлов является то, что при взаимодействии с парами воды и углекислотой выделяется кислород. Вследствие этого они стали основой средств регенерации воздуха в изолированных помещениях, таких как подводные лодки, космические корабли, а также для обеспечения индивидуальной защиты людей (водолазов, альпинистов, пожарников, шахтеров). В силу этого их широко изучали [2] для этой цели их производят в довольно больших масштабах и, вследствие этого их производство включено в военно-промышленный комплекс.

При взаимодействии надперекиси калия с водой, наряду с кислородом образуется гидроксид калия K₂O_4твH₂O_ж= 2KOH_p-p+1,5O₂↑ Проведенное исследование этой реакции с целью выявления возможности и условий получения гидроксида калия без хлор-иона неожиданно выявила низкое содержание большого списка примесей, регламентируемых ГОСТ'ми, техническими условиями на продукты реактивной квалификации и специальных назначений.

Установлено, что процесс может быть проведен в одну производственную стадию с получением раствора гидроксида калия любой заданной концентрации в пределах до 62^oC64% при этом твердо-жидкие отходы отсутствуют, а в атмосферу выбрасывается только кислород, который может быть использован для получения K₂O₄. Процесс протекает с высокой интенсивностью и полным выделением кислорода при температуре раствора на 20^oC50^oC ниже температуры кипения раствора заданной концентрации, но не ниже 90^oC. Необходимый температурный режим устанавливается самопроизвольно при начальной температуре воды, идущей на разложение выше 30^oC за счет тепла реакции при надлежащей теплоизоляции реактора и может регулироваться интенсивностью дозировки надперекиси. Надлежит дозировать надперексиь калия в воду, что диктуется специфическими реологическими свойствами порошкообразного продукта.

Коррозионно-стойкими материалами для данного процесса являются фторопласт 4, цирконий и стеклоуглерод.

Характер протекающего процесса не зависит от масштаба его осуществления, что позволяет осуществлять его как в лабораторной практике для получения небольших количестве продукта, так и в промышленных масштабах для осуществления многотоннажного производства; коэффициент масштабирования близок к единице.

Пример 1. В стакан на 350 см³ залито 100 см³ дистиллированной воды при 30^oC. Стакан теплоизолирован асбестовым полотном. В стакан шпателем загрузили 120 г надперекиси калия. Температура по завершении реакции разложения надперекиси достигла 110^oC. Получено 167,5 г раствора, содержащего 56,3% КОН; выход 99% По содержанию примесей продукт соответствует квалификации ч. д.а. ГОСТ'а.

Пример 2 осуществление процесса в промышленном масштабе. Во фторопластовую емкость заливается обессоленная вода, с температурой 30^oC35^oC. Туда же из бочек грузится надперекись калия в соотношении 1 1. Температура в зависимости от интенсивности загрузки, поднимается до 120 130^oC. Полученный продукт соответствует техническим условиям.

Показатели качества продукта полученного по предлагаемому техническому решению представлены в прилагаемой таблице.

Опытные партии гидроксида калия получены на Березниковским производственном объединении "Сода". После проведенных испытаний, которые показали положительные результаты, продукции была продана потребителям, что позволило предприятию получить прибыль в размере 19 млн. 650 тыс. рублей (цены 1992 г).

Формула изобретения

Способ получения чистого гидроксида калия, включающий взаимодействие калийсодержащего соединения с реагентом, образующим гидроксид, отличающийся тем, что взаимодействию подвергают надпероксид калия и обессоленную воду, при этом надпероксид подают в воду и процесс ведут при атмосферном давлении, начальной температуре воды не ниже 20°С, конечной температуре раствора не ниже 90°С и массовом соотношении надпероксида калия и воды, равном (1 1,5): 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1